Hier zijn enkele voorbeelden van enzymbiotechnologie die u elke dag in uw eigen huis zou kunnen gebruiken. In veel gevallen maakten de commerciële processen eerst gebruik van natuurlijk voorkomende enzymen. Dit betekent echter niet dat de gebruikte enzymen zo efficiënt mogelijk waren.
Na verloop van tijd, onderzoek en verbeterde eiwitechniekmethoden zijn veel enzymen genetisch gemodificeerd. Deze modificaties maken het mogelijk dat ze effectiever zijn bij de gewenste temperaturen, pH of andere fabricageomstandigheden die doorgaans ongeschikt zijn voor enzymactiviteit (bijv. Agressieve chemicaliën). Ze zijn ook meer toepasbaar en efficiënter voor industriële of thuistoepassingen.
Stickies verwijderen
Enzymen worden gebruikt door de pulp- en papierindustrie voor het verwijderen van "plakkerige stoffen" - de lijmen, kleefstoffen en coatings die tijdens de recycling van papier in de pulp terechtkomen. Stickies zijn plakkerige, hydrofobe, plooibare organische materialen die niet alleen de kwaliteit van het uiteindelijke papierproduct verminderen, maar ook de papierfabriekmachines kunnen verstoppen en uren stilstand kunnen kosten.
Chemische methoden voor het verwijderen van plakkerige stoffen zijn historisch niet 100% bevredigend. Kleefstoffen worden bij elkaar gehouden door esterbindingen en het gebruik van esterase-enzymen in pulp heeft hun verwijdering enorm verbeterd.
Esterases snijden de stickies in kleinere, meer in water oplosbare verbindingen, waardoor ze gemakkelijker uit de pulp kunnen worden verwijderd. Sinds het begin van de helft van dit decennium zijn esterasen een gangbare aanpak geworden voor het bestrijden van plakkerigheid.
Wasmiddelen
Enzymen worden al meer dan 30 jaar in veel soorten wasmiddelen gebruikt sinds ze voor het eerst door Novozymes werden geïntroduceerd. Traditioneel gebruik van enzymen in wasmiddelen omvatte middelen die eiwitten afbreken en vlekken veroorzaken, zoals die in grasvlekken, rode wijn en aarde. Lipasen zijn een andere nuttige klasse van enzymen die kunnen worden gebruikt om vetvlekken op te lossen en vetvallen of andere op vet gebaseerde reinigingstoepassingen te reinigen.
Momenteel is een populair onderzoeksgebied het onderzoek naar enzymen die kunnen verdragen, of zelfs hogere activiteiten hebben, bij warme en koude temperaturen. De zoektocht naar thermotolerante en cryotolerante enzymen heeft zich over de hele wereld verspreid. Deze enzymen zijn vooral wenselijk voor het verbeteren van wasprocessen in heetwatercycli en / of bij lage temperaturen voor het wassen van kleurstoffen en donkere tinten.
Ze zijn ook nuttig voor industriële processen waarbij hoge temperaturen vereist zijn, of voor bioremediatie onder zware omstandigheden (bijv. In het noordpoolgebied). Er wordt gezocht naar recombinante enzymen (gemanipuleerde eiwitten) met behulp van verschillende DNA-technologieën, zoals plaatsgerichte mutagenese en DNA-shuffling.
Textiel
Enzymen worden nu veel gebruikt om de stoffen te bereiden waarvan kleding, meubels en andere huishoudelijke artikelen zijn gemaakt. Toenemende eisen om de vervuiling door de textielindustrie te verminderen, hebben de biotechnologie aangewakkerd vooruitgang die in bijna alle textielproductie agressieve chemicaliën hebben vervangen door enzymen processen.
Enzymen worden gebruikt om de voorbereiding van katoen voor het weven te verbeteren, onzuiverheden te verminderen, "trekt" in stof te minimaliseren, of als voorbehandeling voor het sterven om de spoeltijd te verkorten en de kleurkwaliteit te verbeteren.
Al deze stappen maken het proces niet alleen minder giftig en milieuvriendelijk, ze verlagen ook de kosten in verband met het productieproces; en het verbruik van natuurlijke hulpbronnen (water, elektriciteit, brandstoffen) verminderen en tegelijkertijd de kwaliteit van het uiteindelijke textielproduct verbeteren.
Voedingsmiddelen en dranken
Het is de huishoudelijke toepassing voor enzymtechnologie die de meeste mensen al kennen. Historisch gezien gebruiken mensen al eeuwenlang enzymen in vroege biotechnologische praktijken, om voedsel te produceren, zonder het echt te weten.
In het verleden was het met minder technologie mogelijk om wijn, bier, azijn en kaas te maken, omdat de enzymen in gist en de aanwezige bacteriën dat toelieten.
Biotechnologie heeft het mogelijk gemaakt om de specifieke enzymen die verantwoordelijk zijn voor deze processen te isoleren en te karakteriseren. Het heeft de ontwikkeling mogelijk gemaakt van gespecialiseerde soorten voor specifieke toepassingen die de smaak en kwaliteit van elk product verbeteren.
Kostenreductie en suiker
Enzymen kunnen ook worden gebruikt om het proces goedkoper en voorspelbaarder te maken, zodat bij elke gebrouwen batch een kwaliteitsproduct wordt gegarandeerd. Andere enzymen verkorten de tijd die nodig is voor veroudering, helpen het product te verduidelijken of te stabiliseren of helpen het alcohol- en suikergehalte onder controle te houden.
Enzymen worden al jaren gebruikt om zetmeel om te zetten in suiker. Maïs- en tarwestroop worden in de voedingsindustrie als zoetstof gebruikt. Met behulp van enzymtechnologie kan de productie van deze zoetstoffen goedkoper zijn dan het gebruik van suikerrietsuiker. Enzymen zijn ontwikkeld en verbeterd met behulp van biotechnologische methoden voor elke stap in de proces van voedselproductie.
Leer
In het verleden werden bij het looien van huiden tot bruikbaar leer veel schadelijke chemicaliën gebruikt. Enzymtechnologie is zo gevorderd dat sommige van deze chemicaliën kunnen worden vervangen terwijl de snelheid en efficiëntie van het proces worden verhoogd.
Enzymen kunnen worden toegepast in de eerste stappen waar vet en haar uit de huiden worden verwijderd. Ze worden ook gebruikt bij het reinigen en verwijderen van keratine en pigment, en om de huid zacht te maken. Leer wordt ook gestabiliseerd tijdens het looiproces om te voorkomen dat het gaat rotten bij het gebruik van bepaalde enzymen.
Biologisch afbreekbaar plastic
Kunststoffen die op traditionele wijze worden vervaardigd, zijn afkomstig van niet-hernieuwbare koolwaterstofbronnen. Ze bestaan uit lange polymeermoleculen die stevig aan elkaar zijn gebonden en niet gemakkelijk kunnen worden afgebroken door ontbindende micro-organismen.
Biologisch afbreekbare kunststoffen kunnen worden gemaakt met plantaardige polymeren van tarwe, maïs of aardappelen, en bestaan uit kortere, gemakkelijker afbreekbare polymeren. Omdat biologisch afbreekbare kunststoffen beter oplosbaar zijn in water, zijn veel huidige producten die ze bevatten een mengsel van biologisch afbreekbare en niet-afbreekbare polymeren.
Bepaalde bacteriën kunnen in hun cellen plastic korrels produceren. De genen voor enzymen die bij dit proces betrokken zijn, zijn gekloond tot planten die de korrels in hun bladeren kunnen produceren. De kosten van plantaardige kunststoffen beperken het gebruik ervan, en ze zijn nog niet algemeen aanvaard door de consument.
Bio-ethanol
Bio-ethanol is een biobrandstof dat al op grote schaal is geaccepteerd door het publiek. Mogelijk gebruikt u al bio-ethanol als u brandstof aan uw auto toevoegt. Bio-ethanol kan worden geproduceerd uit zetmeelrijke plantaardige materialen met behulp van enzymen die de omzetting efficiënt kunnen uitvoeren.
Op dit moment is maïs een veel gebruikte zetmeelbron; De toenemende belangstelling voor bio-ethanol baart echter zorgen, aangezien de prijzen van maïs stijgen en de voedselvoorziening van maïs wordt bedreigd. Andere planten zoals tarwe, bamboe of grassoorten zijn mogelijke kandidaat-zetmeelbronnen voor de productie van bio-ethanol.
Enzymbeperkingen
Als enzymen hebben ze hun beperkingen. Ze zijn meestal alleen effectief bij gematigde temperatuur en pH. Ook zijn bepaalde esterases mogelijk alleen effectief tegen bepaalde soorten esters, en de aanwezigheid van andere chemicaliën in de pulp kan hun activiteit remmen.
Wetenschappers zijn altijd op zoek naar nieuwe enzymen en genetische modificaties van bestaande enzymen; om hun effectieve temperatuur- en pH-bereiken en substraatcapaciteiten te verbreden.
Enkele gedachten bij het afsluiten
Wat de uitstoot van broeikasgassen betreft, staat het ter discussie of de kosten voor het maken en gebruiken van bio-ethanol lager zijn dan die van het raffineren en verbranden van fossiele brandstoffen. De productie van bio-ethanol (verbouw van gewassen, verzending, productie) vereist nog steeds een grote input van niet-hernieuwbare bronnen.
Biotechnologie en enzymen hebben veel veranderd aan de manier waarop de wereld werkt en hoe de menselijke vervuiling wordt beperkt. Op dit moment valt nog te bezien hoe enzymen het dagelijks leven zullen blijven beïnvloeden; Als het heden echter een indicatie is, is het waarschijnlijk dat enzymen worden gebruikt voor positieve veranderingen in onze manier van leven.